Қонуни дувуми термодинамика

Ибтидои дуввуми термодинамика — яке аз қонунҳои асосии термодинамика, ки барнагарданда будани равандҳои термодинамикии воқеиро муқаррар мекунад.

Ибтидои дувуми термодинамикаро ҳамчун қонуни табиат H. Л. С. Карно (1824), P. Клаузиус (1850) ва У. Томсон (Кельвин, 1851) бо тарзҳои гуногун, вале маънои ягона таъриф кардаанд. Дар таърифи Клаузиус ибтидои дувуми термодинамика равандест, ки дар давоми он ба ғайр аз интиқоли гармо аз ҷисми гарм ба ҷисми сард тағйироти дигаре ба амал намеояд, барнагарданда мебошад, яъне гармо худ аз худ аз ҷисми нисбатан сард ба ҷисми нисбатан гарм гузашта наметавонад (принсипи Клаузиус). Мувофиқи таърифи Томсон, раванде, ки дар давоми он кор бе ягон тағйироти ҳолати система ба гармӣ табдил меёбад, барнагарданда аст, яъне ҳамаи гармии аз ҷисм гирифташударо бе ворид кардани тағйирот ба ҳолати система пурра ба кор табдил додан мумкин нест (принсипи Tомсон). Принсипи Томсон ақидаи мавҷуд набудани муҳаррики абадии ҷинси 2-ро собит мекунад.

Ибтидои дувуми термодинамика ба таври математикӣ бо функсияи махсус — энтропия (бо S ишорат мекунанд) ифода карда мешавад. Энтропия ҳолати ҳар як системаро муайян мекунад. Мас., энтропия барои системаи якҷинса функсияи ду мушаххаса (параметр)-и мустақилест (фишор р ва ҳарорат Т ё ҳарорат Т ва ҳаҷм V), ки ҳолати системаро муайян мекунанд. Энтропия ҳам монанди энергияи дохилӣ ба ҳолати система вобаста буда, пайваста ба ҳар як ҳолати система тағйир меёбад. Дар системаи изолятсияшуда энтропия ё бетағйир мемонад, ё (дар равандҳои бемувозинат) афзоиш меёбад. Ҳангоми муқаррар шудани мувозинати термодинамикӣ ба қимати бузургтарини худ мерасад (қонуни афзоиши энтропия).

Мувофиқи ибтидои дувуми термодинамика ягон мошин гармии қабулкардаашро пурра ба кор табдил дода наметавонад. Қисми муайяни гармо дар сардкунак боқӣ мемонад. Ин раванд бо теоремаи Карно саҳеҳтар шарҳ дода шудааст. Мувофиқи теоремаи Карно з. а. м.-и ҳар як мошини ҳароратӣ аз з. а. м.-и даварон (сикл)-и баргардандаи Карно зиёд буда наметавонад. Дар асоси теоремаи Карно ҷадвали ҳарорати мутлақро таҳия кардан мумкин аст. Дар раванди даваронӣ, ки ҳангоми он система қисми хурди гармо (δQ)-ро дар ҳарорати мутлақ Т мегирад (δQ>0) ё медиҳад (δQ<0), ибтидои дувуми термодинамика-ро дар намуди нобаробарии Клаузиус ифода кардан мумкин аст: ɠ δQ/T≤ 0, ки дар ин ҷо интеграл аз рӯи даварони сарбаста гирифта мешавад. Аломати баробарӣ (дар ин ҷо ва зер) ба равандҳои баргарданда (квазистатикӣ) тааллуқ дорад (баробарии Клаузиус). Аз баробарии Клаузиус бармеояд, ки барои раванди баргарданда dS=δQ/T дифференсиали пурраи ҳолат S мебошад. Бинобар ин ибтидои дувуми термодинамика-ро дар намуди нобаробарӣ дар шакли дифференсиалӣ dS≥δQ/T ё шакли интегралӣ ифода кардан мумкин аст (SA ва SB -энтропияи ҳолатҳои ибтидоӣ ва ниҳоии система). Аз ин нобаробарӣ бармеояд, ки барои системаи аз ҷиҳати адиабатикӣ изолятсияшуда (δQ=0) ҳангоми равандҳои барнагарданда энтропия меафзояд (dS>0), дар равандҳои баргарданда бошад, бетағйир мемонад (dS=0). Агар ибтидои якуми термодинамикаро ба назар гирем, ки тибқи он δQ=dU+pdV аст (U — энергияи дохилӣ, p — фишор, V — ҳаҷм), пас ибтидои дувуми термодинамика-ро дар шакли нобаробарии TdS−dU−pdV ≥ 0 ифода кардан мумкин аст.

Дар физикаи оморӣ маънои физикии энтропия, ки бо логарифми эҳтимоли термодинамикии таносуби Болтсман S=klnW вобаста аст, шарҳ дода мешавад (дар ин ҷо k — собитаи Болтсман). Афзоиши энтропия гузариши системаро аз як ҳолати термодинамикии камэҳтимол ба ҳолати эҳтимолӣ ифода мекунад.

Ибтидои дувуми термодинамика тақрибан дар тамоми соҳаҳои табиатшиносӣ истифода мешавад. Кимиёи физикӣ ва назарӣ, таҳлили тайфӣ (спектрӣ), астрофизика ва ғ. ба ҳамин қонун асос ёфтаанд.

Адабиёт

• Ибтидои дуввуми термодинамика / Ш. Тӯйчиев // Замин — Илля. — Д. : СИЭМТ, 2018. — (Энсиклопедияи Миллии Тоҷик : [тахм. 25 ҷ.] / сармуҳаррир Н. Амиршоҳӣ ; 2011—2023, ҷ. 7). — ISBN 978-99947-33-89-9.